EP2827466B1 - Schaltungsanordnung - Google Patents

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EP2827466B1
EP2827466B1 EP14157258.6A EP14157258A EP2827466B1 EP 2827466 B1 EP2827466 B1 EP 2827466B1 EP 14157258 A EP14157258 A EP 14157258A EP 2827466 B1 EP2827466 B1 EP 2827466B1
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EP
European Patent Office
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input
circuit
output
signal
transistor
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EP14157258.6A
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English (en)
French (fr)
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EP2827466A3 (de
EP2827466A2 (de
Inventor
Henry Peter
Markus Rohs
Markus Eilers
Thomas Pott
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP2827466A2 publication Critical patent/EP2827466A2/de
Publication of EP2827466A3 publication Critical patent/EP2827466A3/de
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Publication of EP2827466B1 publication Critical patent/EP2827466B1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
    • H02H5/12—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to undesired approach to, or touching of, live parts by living beings
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423—Input/output
    • G05B19/0425—Safety, monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0061—Details of emergency protective circuit arrangements concerning transmission of signals
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/21—Pc I-O input output
    • G05B2219/21157—Broken, open line, cable, circuit, faulty connection
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/21—Pc I-O input output
    • G05B2219/21162—Detect short circuit of cable
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/21—Pc I-O input output
    • G05B2219/21165—Zenerdiodes for protection of output of transmitter, input of receiver

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement.
  • a safety chain consists of a sensor (emergency stop), a logic (safety relay) and an actuator, such as a safety relay. a contactor and motor.
  • a sensor electronic device
  • a logic safety relay
  • an actuator such as a safety relay
  • a contactor and motor e.g. a two-channel structure.
  • a positive signal is applied to a first input and a negative signal to a second input. If there is a cross-circuit between the two lines, a short-circuit occurs which results in no voltage being applied to the logic.
  • the present invention is based on the recognition that a circuit arrangement with a first and a second circuit branch can be used to provide a circuit arrangement suitable for various input signals.
  • a circuit arrangement comprises a first subcircuit for a first channel and a second subcircuit Subcircuit having a second input and a second output for connection to a second channel, wherein the first sub-circuit for forwarding a first input signal at the first input is formed with a first polarity, and the second sub-circuit by means of a first and second circuit branch for a Forwarding of a second input signal at the second input is formed with a first polarity and a second, opposite to the first polarity polarity.
  • the first subcircuit has a reverse-biased zener diode.
  • the technical advantage is achieved that signals from the first subcircuit are only forwarded from the first input to the first output when they have an electrical voltage which is above the electrical voltage applied to the first input. This ensures that the circuit does not forward signals from the first input to the first output, which have a low voltage level. This increases operational reliability.
  • zener diodes other avalanche breakdown semiconductor devices may also be used, such as e.g. Avalanche diodes.
  • the Zener diode has a breakdown voltage which is higher than half of the first input voltage applied to the first input. This achieves the technical advantage that the circuit arrangement does not activate itself in the event of a cross-circuit from the first input and the second input. Thus, the reliability is increased again.
  • the first subcircuit has a polarity reversal protection diode associated with the first input, which is connected in the forward direction.
  • the first subcircuit has a capacitor for voltage stabilization.
  • the second subcircuit has a reverse-connected zener diode.
  • the technical advantage is achieved that signals from the first subcircuit are only forwarded from the first input to the first output when they have an electrical voltage which is above the electrical voltage applied to the first input. This ensures that the circuit does not forward signals from the first input to the first output, which have a low voltage level. This increases operational reliability.
  • zener diodes other avalanche breakdown semiconductor devices may also be used, such as e.g.
  • the Zener diode has a breakdown voltage that is higher than half the voltage applied to the second input input voltage. This achieves the technical advantage that the circuit arrangement does not activate itself in the event of a cross-circuit from the first input and the second input. Thus, the reliability is increased again.
  • the second subcircuit has a reverse polarity protection diode assigned to the second input, which is connected in the forward direction.
  • the second subcircuit has a capacitor for voltage stabilization.
  • the second subcircuit has a second Zener diode, which is connected in antiparallel to the first Zener diode of the first subcircuit.
  • the technical advantage is achieved that by the antiparallel-connected Zener diode at the second input of the second subcircuit signals applied, such. Mass signals are forwarded when the voltage level of the signals applied to the second input is higher than the breakdown voltage of the second Zener diode.
  • mass signals are forwarded when the voltage level of the signals applied to the second input is higher than the breakdown voltage of the second Zener diode.
  • a second zener diode another avalanche breakdown semiconductor device may be used, e.g. an avalanche diode.
  • the second subcircuit has a second polarity reversal protection diode, which is connected in antiparallel to the first polarity reversal protection diode of the second subcircuit.
  • a test circuit is connected in series with the second Zener diode, which electrically conductively connects the second input to the second output in a first switching state and electrically isolates the second input from the second output in a second switching state.
  • the object is achieved by a first sub-circuit for a first channel for such a circuit arrangement.
  • the technical advantage is achieved that different signals can be processed differently at a first input and at the second input.
  • the object is achieved by a second sub-circuit for a second channel for such a circuit arrangement.
  • the technical advantage is achieved that different signals can be processed differently at the first input and at the second input.
  • the object is achieved by a test circuit for a circuit arrangement. This achieves the technical advantage that the test circuit ensures that input signals are not erroneously forwarded from the second input to the second output.
  • circuit arrangement 100 is formed in the present embodiment as a circuit for cross-circuit detection in a safety chain, eg consisting of an emergency stop sensor, a safety switching device and an actuator in an automation device.
  • the circuit arrangement 100 is constructed discretely.
  • the circuit arrangement 100 has a first subcircuit 102 for a first channel I and a second subcircuit 104 for one second channel II. Furthermore, the circuit arrangement 100 in the present exemplary embodiment has a test circuit 108.
  • the first subcircuit 102 for the first channel I has a first input 110 and a first output 114. Furthermore, the first subcircuit 102 has a ground connection 120.
  • the first input 110 is designed to be fed by a first input signal S1 having a first polarity, which in the present exemplary embodiment is a positive or positively clocked input signal.
  • the first subcircuit 104 has a Verpoltikdiode 122, a Zener diode 124, a first ohmic resistance 126, a second ohmic resistance 128 and a capacitor 130.
  • the polarity reversal protection diode 122 is connected in the forward direction with respect to positive input signals applied to the first input 110, while the Zener diode 124 is connected in the reverse direction in the present exemplary embodiment.
  • the Zener diode 124 in the present embodiment may be replaced by an avalanche diode (not shown).
  • the zener diode 124 has a breakdown voltage which corresponds to at least half of the voltage level of the input signal S1 applied to the first input 110.
  • the Zener diode 124 is followed by the first ohmic resistance 126, followed by the second ohmic resistance 128, in the present exemplary embodiment between the first ohmic resistance 126 and the second ohmic resistance 128 130 is electrically connected to the ground terminal 120.
  • the capacitor 130 effects a voltage stabilization of the input signals S1 applied to the first input 110.
  • an NPN transistor may be connected for signal processing.
  • the second subcircuit 104 for the second channel II in the present embodiment comprises a first circuit section 106a and a second circuit section 106b.
  • the second subcircuit 104 has a second input 112 and a second output 116. Furthermore, the second subcircuit 104 is electrically conductively connected to the ground terminal 120.
  • the first circuit section 106a of the second subcircuit 104 has a first polarity reversal protection diode 132, a first zener diode 134, a first ohmic resistor 136, a second ohmic resistor 138, and a capacitor 140. Further, the first circuit portion 106a includes a switching element 142, which in the present embodiment is a transistor 144, such as a transistor. a bipolar transistor, is. In the present exemplary embodiment, the first polarity reversal protection diode 132 has the same polarity as the polarity reversal protection diode 122 of the subcircuit 102.
  • the first polarity reversal protection diode 132 conducts input signals S2 having a positive polarity applied to the second input 112, in the present embodiment input signals with a positive electrical voltage or positive clocked input signals, further towards the transistor 144, which releases the signal at the second output 116 , In the direction from the second input 112 to the second output 116, the first polarity reversal protection diode 132 is followed by a first Zener diode 134.
  • the first Zener diode 134 has a breakdown voltage which is at least half that applied to the second input 112 corresponds to electrical input voltage.
  • the first Zener diode 134 in the present embodiment may be replaced by an avalanche diode (not shown).
  • the first ohmic resistor 136 is followed by the first Zener diode 134.
  • the capacitor 140 for voltage stabilization, the second ohmic resistor 138 and the transistor 144 are electrically connected to the first ohmic resistor 136.
  • the transistor 144 is a bipolar transistor in the present embodiment.
  • the first polarity reversal protection diode 132, the first zener diode 134 and the first resistive 136 connect the second input 112 to the base of the transistor 144.
  • both the emitter of the transistor 144, the second ohmic resistor 138 and the capacitor 140 to the ground terminal 120 are electrically connected.
  • the second input 112 and the collector of the transistor 144 are electrically connected to the second circuit portion 106b of the second subcircuit 104 for the second channel II, as follows:
  • the second circuit section 106b has a second polarity reversal protection diode 146, a second Zener diode 148, a first ohmic resistor 150 and a second ohmic resistor 152.
  • the second zener diode 148 in the present embodiment may be replaced by an avalanche diode (not shown).
  • the second polarity reversal protection diode 146 is connected in antiparallel to the first polarity reversal protection diode 132 of the first circuit section 106a.
  • the second polarity reversal protection diode 146 transmits only second input signals S2 from the second input 112 to the second output 116 having a second polarity different from the first polarity that the first reverse polarity protection diode 132 can not pass.
  • the second polarity is ground signals or input signals with a negative electrical voltage.
  • the second reverse polarity protection diode 146 is followed by the test circuit 108, to which the second Zener diode 148 adjoins.
  • the second Zener diode 148 is connected in anti-parallel with the first Zener diode 134 of the first circuit section 106a. Further, in the present embodiment, the second Zener diode 148 has a breakdown voltage corresponding to the breakdown voltage of the first Zener diode 134. Thus, the second Zener diode 148 has the same function as the first Zener diode 134.
  • the second ohmic resistor 150 is arranged. Furthermore, an electrically conductive connection with the collector of the transistor 144 is formed with the second output 116 via the first ohmic resistor 150 and the second ohmic resistor 152.
  • the test circuit 108 in the present embodiment, a switching element 154, which is formed in the present embodiment as a transistor 156.
  • the transistor 156 is formed in the present embodiment as a bipolar transistor.
  • the test circuit 108 has a first ohmic resistance 158, a second ohmic resistance 160, a third ohmic resistance 162, an input Zener diode 164, and another Zener diode 166.
  • the test circuit 108 has a control terminal 118.
  • control terminal 118 is connected to the base of the transistor 156 via the input Zener diode 164 and the third ohmic resistor 162 and the second ohmic resistor 160.
  • first ohmic resistance 158 is connected in parallel with the second ohmic resistance 160, which thus electrically conductively connects the base to the emitter of the transistor 156 via the second ohmic resistance 160 and is electrically conductively connected to the second polarity reversal protection diode 146.
  • collector of the transistor 156 is electrically connected to the second zener diode 148.
  • the first ohmic resistor 158, the second ohmic resistor 160 and the third ohmic resistor 162 are electrically conductively connected to the ground terminal 120 via the further zener diode 166.
  • the first input 110 of the first subcircuit 102 is, as already described, assigned the first input signal S1 with the first polarity, which in the present exemplary embodiment is a positive or positive-clocked input signal.
  • the second input 112 of the second subcircuit 104 can be occupied during operation with the second input signal S2 having the first polarity or the second polarity.
  • the first polarity is a positive or a clocked positive input signal
  • the second polarity is a ground signal.
  • Positive or positive clocked input signals are, as already described, from second input 112 to the switching element 142, which releases the signal at the second output 116.
  • Masses signals applied to the second input 112, however, are forwarded via the test circuit 108 to the second output 116.
  • the electrical voltage can be partially switched off to allow a self-test of the digital output 116.
  • the control signal lying on the control connection 118 causes the emitter-collector path of the transistor 156 to become conductive or to be electrically blocked.
  • a maximum voltage of less than 5 V which is a defined switch-on level for digital devices, arises at the second input 112. There is only a release when the defined ground signal is present.
  • the circuit arrangement 100 is suitable for a plurality of sensors.
  • the second subcircuit 104 may further include a first circuit branch for processing a second input signal S2 of the first polarity and a second circuit branch for processing a second input signal S2 of the second polarity, the first circuit branch comprising the first reverse polarity protection diode 132, a terminal 120, and a switching element 142, wherein the first polarity reversal protection diode 132 is connected in the forward direction for signals of the first polarity, wherein the switching element 142 is electrically connected to the first polarity reversal protection diode 132 and formed, in response to receiving a signal having the first polarity, the second output 116 with the Connect terminal 120 in an electrically conductive manner; and wherein the second circuit branch comprises a second polarity reversal protection diode 146, wherein the second polarity reversal protection diode 146 in the forward direction for signals with the second polarity is connected, and wherein the second polarity reversal protection diode 146 is
  • connection 120 is a ground connection.
  • the switching element 142 may include a transistor 144 which is electrically connected to the terminal 120 and the second output 116.
  • the first circuit branch may further include the first Zener diode 134, and the first Zener diode 134 may be connected in series with the first reverse polarity protection diode 132.
  • the first circuit branch may further comprise the capacitor 140 for voltage stabilization.
  • the second circuit branch may further include the second Zener diode 148 and the second Zener diode 148 may be connected in series with the second reverse polarity protection diode 146.
  • the second input signal S2 can be converted into a second output signal, which can be output via the second output 116.
  • the second input signal S2 is a clocked positive signal.
  • the first polarity reversal protection diode 132 portions with negative electrical voltage or ground signals can be filtered out of the second input signal S2 and components with a low positive electrical voltage can be filtered by means of the first Zener diode 134 in order to obtain a second filtered signal.
  • the second filtered signal can be smoothed to obtain a second smoothed signal.
  • the transistor 144 which is formed in the present embodiment as an NPN transistor, are turned on.
  • the second output 116 is electrically conductively connected to the ground terminal 120.
  • the second polarity reversal protection diode 146 prevents electrical conduction between the second input 112 and the transistor 156.
  • the second output signal is thus a ground signal.
  • the second input signal S2 may be a constant positive signal whose electrical voltage is greater than the breakdown voltage of the first zener diode 134.
  • the transistor 144 which is formed in the present embodiment as an NPN transistor, is in this case constant positive signal. Characterized the transistor 144 is turned on and the second output 116 is electrically connected to the ground terminal 120.
  • the second polarity reversal protection diode 146 prevents electrical conduction between the second input 112 and the transistor 156.
  • the second output signal is thus a ground signal.
  • the second input signal S2 may further be a constant ground signal. Since the transistor 156 is turned on by means of the control terminal 118, the second output 116 is electrically conductively connected to the second input 112. The second output signal is thus a ground signal.
  • the first input signal S1 can be converted into a first output signal, which can be output via the first output 114.
  • the first input signal S1 is a clocked positive signal.
  • the polarity reversal protection diode 122 portions with negative electrical voltage or ground signals can be filtered out of the first input signal S1 and components with a low positive electrical voltage can be filtered by means of the Zener diode 124 in order to obtain a first filtered signal.
  • the first filtered signal can be smoothed to obtain the first output signal.
  • the first output signal is a positive signal in this case.
  • the first input signal S1 may be a constant positive signal whose electrical voltage is greater than the breakdown voltage of the zener diode 124.
  • the first output signal in this case is a constant positive signal.
  • the first input signal S1 may further be a ground signal.
  • the first input signal S1 is completely filtered by the Verpolstoffdiode 124 and the first output 114 is no signal.
  • Fig. 2 shows a schematic circuit diagram of a circuit arrangement 200 with an evaluation circuit 201, which in the Fig. 1 illustrated circuitry 100 includes.
  • the circuit arrangement 200 further comprises jointly switchable switching elements 226 and 230 and electrical lines 228 and 232. Further, a cross-circuit 234 between the electrical lines 228 and 232 is shown.
  • the evaluation circuit 201 further comprises a connection 202, a connection 204, a PTC thermistor 206 and a connection 208. Furthermore, the evaluation circuit 201 comprises a switching element 210, such as a relay, a switching element 212, which in the present embodiment is a transistor 214, a switching element 216 , which in the present embodiment is a transistor 218, a switching element 220, such as a relay, a terminal 224, a terminal 223 and a terminal 222.
  • a switching element 210 such as a relay
  • a switching element 212 which in the present embodiment is a transistor 214
  • a switching element 216 which in the present embodiment is a transistor 218,
  • a switching element 220 such as a relay, a terminal 224, a terminal 223 and a terminal 222.
  • connection 202 can be electrically connected to the first input 110 via the switching element 226 and the electrical line 228. Furthermore, the connection 224 is electrically connectable via the switching element 230 and the electrical line 232 to the second input 112.
  • the terminals 208 and 222 may be terminals for a power supply. Furthermore, an electrical potential of 24 V and at the terminal 222 an electrical potential of 0 V can be applied to the terminal 208.
  • the terminal 204 may be electrically conductively connected to the control terminal 118 to electrically connect the control terminal 118 to the terminal 208.
  • the terminal 223 may be electrically connected to the ground terminals 120 to electrically connect the ground terminals 120 to the terminal 222.
  • the first output 114 of the circuit 100 is electrically connected to the base of the transistor 214. Furthermore, the second output 116 of the circuit arrangement 100 is electrically conductively connected to the base of the transistor 218. If the first output 114 outputs a positive signal, the transistor 214 formed as an NPN transistor can be turned on and an electrical current flow through the switching element 210 can be possible. The second output 116 also outputs a ground signal from, so formed as a PNP transistor transistor 218 may be turned on and an electrical current flow through the switching element 220 may be possible.
  • the PTC thermistor 206 may be a Positive Temperature Coefficient (PTC) resistor or a PTC thermistor.
  • PTC Positive Temperature Coefficient
  • the switching element 210 may be switchable between a first switching state and a second switching state. For example, by means of the switching element 210, a device is controlled, which is deactivated in the first switching state and activated in the second switching state. Furthermore, the switching element 220 may be switchable between a first switching state and a second switching state. For example, by means of the switching element 220 another device is controlled, which is deactivated in the first switching state and activated in the second switching state.
  • the switching elements 226 and 230 may be elements of an emergency stop or a safety door switch. Further, the switching elements 226 and 230 may be actuated together.
  • the switching element 226 If the switching element 226 is open, there is no signal at the first input 110 and the transistor 214 is switched nonconducting. As a result, no electrical current flow through the switching element 210 takes place and the switching element 210 can be switched to the first switching state. If the switching element 226 is closed and a positive signal, for example with an electrical voltage of 24 V, is present at the terminal 208, then a positive signal is applied to the first input 110 and the transistor 214 can be turned on. As a result, an electric current flow through the switching element 210 take place and the switching element 210 can be switched to the second switching state.
  • a positive signal for example with an electrical voltage of 24 V
  • the switching element 230 If the switching element 230 is open, there is no signal at the second input 112 and the transistor 218 is switched nonconducting. As a result, no electrical current flow through the switching element 220 takes place and the switching element 220 can be switched to the first switching state. If the switching element 230 is closed and a ground signal is present at the terminal 222, for example with an electrical voltage of 0 V, then a ground signal is present at the second input 112 and the transistor 218 can be switched on. Thereby, an electric current flow through the switching element 220 take place and the switching element 220 can be switched to the second switching state.
  • the electrical lead 228 and the electrical lead 232 may be cross-closed via the cross-over 234, allowing a short-circuit current to flow between the leads 208 and 222. Due to the Zener diode 124, no electric current flows from the control terminal 118 via the second input 112 and across the cross-circuit 234 to the first input 110.
  • the short-circuit current can heat the PTC thermistor 206 and increase the ohmic resistance of the PTC thermistor 206. As a result, the ohmic resistance of the PTC thermistor 206 can be increased such that a large part of the electrical voltage drops across the PTC thermistor 206 and no signals are present at the first output 114 and at the second output 116.
  • the switching elements 210 and 220 can each be switched to the first switching state at a cross-circuit 234 in order to deactivate the respective device to be controlled.
  • the PTC thermistor 206 may be replaced by an electrical fuse such as a fuse or circuit breaker.
  • a short-circuit occurs, which is limited by the PTC thermistor 206. In this case, the entire voltage across the PTC thermistor 206 may drop.
  • a two-channel sensor control with cross-circuit detection can be realized by means of the circuit arrangement 200.
  • Fig. 3 shows a schematic circuit diagram of a circuit arrangement 300 with the evaluation circuit 201 and a sensor circuit 301.
  • the sensor circuit 301 may be an element of a two-channel light grid sensor.
  • the sensor circuit 301 comprises a switching element 302, which in the present exemplary embodiment is a transistor 304, a control terminal 306 for controlling the transistor 304, an output 308, an ohmic resistor 310, a switching element 314, which in the present exemplary embodiment is a transistor 316 Control terminal 312 for controlling the transistor 316, a ground terminal 317 and an output 334, which is electrically connected via the electrical line 337 to the first input 110.
  • a switching element 302 which in the present exemplary embodiment is a transistor 304, a control terminal 306 for controlling the transistor 304, an output 308, an ohmic resistor 310, a switching element 314, which in the present exemplary embodiment is a transistor 316 Control terminal 312 for controlling the transistor 316, a ground terminal 317 and an output 334, which is electrically connected via the electrical line 337 to the first input 110.
  • the sensor circuit 301 comprises a switching element 318, which in the present exemplary embodiment is a transistor 320, a control terminal 322 for controlling the transistor 320, an output 324, an ohmic resistor 326, a switching element 330, which in the present exemplary embodiment is a transistor 332 Control terminal 328 for controlling the transistor 332, a ground terminal 333 and an output 336, which is electrically connected via the electrical line 338 to the second input 112.
  • a switching element 318 which in the present exemplary embodiment is a transistor 320, a control terminal 322 for controlling the transistor 320, an output 324, an ohmic resistor 326, a switching element 330, which in the present exemplary embodiment is a transistor 332 Control terminal 328 for controlling the transistor 332, a ground terminal 333 and an output 336, which is electrically connected via the electrical line 338 to the second input 112.
  • the output 308 may be associated with a signal feedback. Furthermore, the output 324 may be associated with another signal readback.
  • the terminals 208 and 222 may be terminals for a power supply. Furthermore, an electrical potential of 24 V and at the terminal 222 an electrical potential of 0 V can be applied to the terminal 208.
  • the terminal 204 may be electrically conductively connected to the control terminal 118 to electrically connect the control terminal 118 to the terminal 208.
  • the terminal 223 may be electrically connected to the ground terminals 120 to electrically connect the ground terminals 120 to the terminal 222.
  • a clocked signal with a voltage of 24V can be output.
  • the clocked signal is provided via the transistor 304 when it is turned on via the control terminal 306.
  • the transistor 214 can be turned on and the switching element 210 can be switched to the second switching state.
  • no signal is output via the output 334.
  • the transistor 214 can be switched non-conducting and the switching element 210 can be switched to the first switching state.
  • the electrical line 337 can be discharged via the ohmic resistor 310.
  • a clocked signal with a voltage of 24V can be output.
  • the clocked signal is provided via the transistor 320 when it is turned on via the control terminal 322.
  • the transistor 218 can be turned on and the switching element 220 can be switched to the second switching state.
  • no signal is output via the output 336.
  • the transistor 218 can be switched non-conducting and the switching element 220 can be switched to the first switching state.
  • the electrical line 338 can be discharged via the ohmic resistor 326.
  • the transistor 218 By discharging the electrical line 338 via the ground terminal 333, a ground signal is applied to the second input 112 and the transistor 218 can be turned on.
  • the total resistance formed by the series connection of the ohmic resistor 326 to the ohmic resistor 150 may be high. Thereby, the electric current between the transistor 218 and the ground terminal 333 may be small, and the electric current flow through the switching element 220 controlled by the transistor 218 may be too small to switch the switching element 220 from the first switching state to the second switching state.
  • the output 324 and the control terminal 118 are electrically connected.
  • a signal read-back device connected to the output 324 may be impaired in its function by the electrical signal output by the control port 118.
  • the electrical voltage of the output from the control terminal 118 and received at the output 324 electrical signal can be reduced in order not to affect the signal read-back device.
  • the output 334 may be a digitally clocked output at a voltage of 24V.
  • the output 336 may be a digitally clocked output at a voltage of 24V.
  • the ohmic resistor 310, the switching element 314 or the transistor 316 and the ground terminal 317 may have a Form discharge circuit.
  • the ohmic resistor 326, the switching element 330 or the transistor 332 and the ground terminal 334 may form a discharge circuit.
  • the electrical lead 338 may be discharged via the ground terminal 333.
  • a deactivation of the transistor 320 can be checked, for example by means of a signal feedback.
  • possible capacities of the electrical line 338 can be discharged.
  • the ohmic resistor 326 and the ground terminal 333 can be used. Due to the additional Zener diode 166, a maximum voltage of the further Zener diode 166 can be set at the second input 112.
  • a measure of the size of the ohmic resistor 326 can be determined by means of the circuit arrangement 100 or a measuring circuit.
  • the circuit arrangement 100 or the measuring circuit can switch the transistor 218 to conducting when the ohmic resistance 326 or a resistance value is approximately 2 k! or more.
  • the ohmic resistor 326 can be more than 5k! be.
  • a two-channel sensor control without cross-circuit detection can be realized by means of the circuit arrangement 300.
  • FIG. 12 shows a schematic circuit diagram of a circuit arrangement 400 with the evaluation circuit 201.
  • the circuit arrangement 400 further comprises jointly operable circuit elements 402 and 404.
  • the connection 202 is electrically connectable via the switching element 402 to the first input 110 and via the switching element 404 to the second input 112.
  • the switching elements 402 and 404 may be elements of an emergency stop or a safety door switch.
  • the switching element 402 If the switching element 402 is opened, there is no signal at the first input 110 and the transistor 214 is switched nonconducting. As a result, there is no electrical current flow by the switching element 210 instead of and the switching element 210 can be switched to the first switching state. If the switching element 402 is closed and a positive signal, for example with an electrical voltage of 24 V, is present at the terminal 208, then a positive signal is present at the first input 110 and the transistor 214 can be switched on. As a result, an electric current flow through the switching element 210 take place and the switching element 210 can be switched to the second switching state.
  • a positive signal for example with an electrical voltage of 24 V
  • the switching element 404 If the switching element 404 is opened, there is no signal at the second input 112 and the transistor 218 is switched nonconducting. As a result, no electrical current flow through the switching element 220 takes place and the switching element 220 can be switched to the first switching state. If the switching element 404 is closed and a positive signal, for example with an electrical voltage of 24 V, is present at the terminal 208, then a positive signal is present at the second input 112 and the transistor 218 can be turned on. Thereby, an electric current flow through the switching element 220 take place and the switching element 220 can be switched to the second switching state.
  • a positive signal for example with an electrical voltage of 24 V
  • a two-channel sensor control without cross-circuit detection can be realized by means of the circuit arrangement 400.
  • Fig. 5 shows a schematic circuit diagram of a circuit arrangement 500 with the evaluation circuit 201.
  • the circuit arrangement 500 further comprises a switching element 502.
  • the connection 202 is electrically conductively connected via the switching element 502 to the first input 110 and the second input 112.
  • the switching element 502 may be an element of an emergency stop or a safety door switch.
  • the switching element 502 If the switching element 502 is opened, no signal is present at the first input 110 and at the second input 112. As a result, the transistors 214 and 218 are non-conducting and there is no electrical current flow through the switching elements 210 and 220. The switching elements 210 and 220 can thereby be switched in the respective first switching states. Is the switching element 502 closed and is on Terminal 208 a positive signal, for example, with a voltage of 24V, to, then is present at the first input 110 and the second input 112 in each case a positive signal and the transistors 214 and 218 may be turned on. As a result, an electric current flow through the switching elements 210 and 220 take place and the switching elements 210 and 220 can be switched to the respective second switching state.
  • a positive signal for example, with a voltage of 24V
  • circuit arrangement 500 by means of the circuit arrangement 500, a single-channel sensor control without cross-circuit detection can be realized.
  • a single-channel sensor drive may satisfy requirements for operating a sensor.
  • Fig. 6 shows a schematic circuit diagram of a circuit arrangement 600 with the evaluation circuit 201. Furthermore, outputs 602 and 606 are shown, which are connected via electrical lines 604 and 608 to the evaluation circuit 201. Further, a shunt 610 is depicted between the electrical leads 604 and 608.
  • the outputs 602 and 606 may be elements of a dual-channel guard door sensor or light curtain sensor.
  • the output 602 is electrically conductively connected to the first input 110 via the electrical line 604.
  • the output 606 is electrically connected via the electrical line 608 to the second input 112. Further, the electrical lead 604 and the electrical lead 608 may be cross-closed via the cross-talk 610.
  • a clocked signal with a voltage of 24V can be output.
  • the transistor 214 can be turned on and the switching element 210 can be switched to the second switching state.
  • the transistor 218 can be turned on and the switching element 220 can be switched to the second switching state.
  • the outputs 602 and 606 can each be designed for self-monitoring by means of blanking intervals or test pulses. By detecting the blanking intervals or the Test pulses, the possible cross-circuit 610 between the electrical lines 604 and 608 are detected.
  • the outputs 602 and 606 may each comprise a signal read-back device.
  • the outputs 602 and 606 can be used in the Fig. 3 shown outputs 334 and 336.
  • a two-channel sensor control without cross-circuit detection can be realized by means of the circuit arrangement 600.
  • the output 602 may be a digitally clocked output with an electrical potential of 24V.
  • the output 606 may be a digitally clocked output with an electrical potential of 24V.
  • a cross-circuit detection of sensor circuits can be carried out externally by blanking intervals.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung.
  • In einer Automatisierungseinrichtung besteht eine Sicherheitskette aus einem Sensor (Nothalt), einer Logik (Sicherheitsschaltgerät) und einem Aktor, wie z.B. einem Schütz und Motor. Für bestimmte Sicherheitsintegritätslevel, wie z.B. gemäß EN 61 508, und/oder Kategorien, wie z.B. gemäß EN ISO 13849, wird eine zweikanalige Struktur gefordert.
  • Für die Querschlusserkennung für z.B. Not-Haltesensoren, Schutztüren etc. wird an einem ersten Eingang ein positives Signal und an einem zweiten Eingang ein negatives Signal angelegt. Kommt es zu einem Querschluss der beiden Leitungen, entsteht ein Kurzschluss, der dazu führt, dass an der Logik keine Spannung mehr anliegt. Ferner gibt es Eingänge, die durch zwei Lichtgittersignale geschaltet werden. Am ersten Eingang liegt ein positiv getaktetes Signal und am zweiten Eingang liegt auch ein positiv getaktetes Signal an. Bei diskret aufgebauten Schaltungen für die funktionale Sicherheit werden die Eingänge immer speziell für die jeweiligen Sensoren ausgelegt was die Verwendbarkeit derartiger Schaltungen einschränkt.
  • In der Veröffentlichung "Sicherheitsschaltgeräte Basisgerät für Not-Aus- und-Schutztür-Anwendungen PI 0140-0903 D" ist ein Basisgerät für Not-Aus- und Schutztür-Anwendungen offenbart.
  • In der Veröffentlichung "Sicherheitsschaltgerät Not-Aus-Überwachung/Schutztürwächter SNO 4063K/SNO 4063KM/SNO 4063KR" ist ein Basisgerät für ein- oder zweikanalige Not-Aus-, Schutztür-, Schaltmatten/-leisten und Lichtgitter-Überwachung offenbart.
  • In der EP 1 566 645 A2 ist eine Kontinuitätstestschaltung mit einer Kopplungsschaltung, einem Lieferdraht und einem Redundanzdraht offenbart.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsanordnung bereitzustellen, die flexibel eingesetzt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass durch eine Teilschaltung mit einem ersten und zweiten Schaltungszweig eine für verschiedene Eingangssignale geeignete Schaltungsanordnung bereitgestellt werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass eine Schaltungsanordnung eine erste Teilschaltung für einen ersten Kanal und eine zweite Teilschaltung mit einem zweiten Eingang und einem zweiten Ausgang zur Verbindung mit einem zweiten Kanal aufweist, wobei die erste Teilschaltung für eine Weiterleitung eines ersten Eingangssignals am ersten Eingang mit einer ersten Polarität ausgebildet ist, und die zweite Teilschaltung mit Hilfe eines ersten und zweiten Schaltungszweiges für eine Weiterleitung eines zweites Eingangssignals am zweiten Eingang mit einer ersten Polarität und einer zweiten, zu der ersten Polarität entgegengesetzten Polarität ausgebildet ist. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass an dem ersten Eingang und an dem zweiten Eingang unterschiedliche Signale unterschiedlich verarbeitet werden können. Somit weist die Schaltungsanordnung einen höheren Grad von Flexibilität auf.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Teilschaltung eine in Sperrrichtung geschaltete Zener-Diode auf. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass Signale von der ersten Teilschaltung von dem ersten Eingang zum ersten Ausgang nur dann weitergeleitet werden, wenn sie eine elektrische Spannung aufweisen, die oberhalb der an dem ersten Eingang anliegenden elektrischen Spannung liegt. Somit ist sichergestellt, dass die Schaltungsanordnung keine Signale vom ersten Eingang zum ersten Ausgang weiterleitet, die eine geringe Spannungshöhe aufweisen. Damit ist die Betriebszuverlässigkeit gesteigert. Anstelle von Zener-Dioden können auch andere Halbleiterbauelemente mit einem Lawinendurchbruch verwendet werden, wie z.B. Avalanche-Dioden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Zener-Diode eine Durchbruchsspannung auf, die höher als die Hälfte der am ersten Eingang anliegenden ersten Eingangsspannung ist. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass sich bei einem Querschluss vom ersten Eingang und zweiten Eingang die Schaltungsanordnung nicht selbst aktiviert. Somit wird die Betriebssicherheit nochmals gesteigert.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Teilschaltung eine dem ersten Eingang zugeordnete Verpolschutzdiode auf, die in Durchlassrichtung geschaltet ist. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die erste Teilschaltung vom ersten Eingang zum ersten Ausgang nicht Signale mit falscher Polarität weitergeleitet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die erste Teilschaltung einen Kondensator zur Spannungsstabilisierung auf. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass am ersten Eingang der ersten Teilschaltung anliegende Signale geglättet werden und somit das am ersten Ausgang anliegende Ausgangssignal leichter weiterverarbeitet werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die zweite Teilschaltung eine in Sperrrichtung geschaltete Zener-Diode auf. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass Signale von der ersten Teilschaltung von dem ersten Eingang zum ersten Ausgang nur dann weitergeleitet werden, wenn sie eine elektrische Spannung aufweisen, die oberhalb der an dem ersten Eingang anliegenden elektrischen Spannung liegt. Somit ist sichergestellt, dass die Schaltungsanordnung keine Signale vom ersten Eingang zum ersten Ausgang weiterleitet, die eine geringe Spannungshöhe aufweisen. Damit ist die Betriebszuverlässigkeit gesteigert. Anstelle von Zener-Dioden können auch andere Halbleiterbauelemente mit einem Lawinendurchbruch verwendet werden, wie z.B.
    • Avalanche-Dioden
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Zener-Diode eine Durchbruchsspannung auf, die höher als die Hälfte der am zweiten Eingang anliegenden elektrischen Eingangsspannung ist. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass sich bei einem Querschluss vom ersten Eingang und zweiten Eingang die Schaltungsanordnung nicht selbst aktiviert. Somit wird die Betriebssicherheit nochmals gesteigert.
  • Erfindungsgemäß weist die zweite Teilschaltung eine dem zweiten Eingang zugeordnete Verpolschutzdiode auf, die in Durchlassrichtung geschaltet ist. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die zweite Teilschaltung vom zweiten Eingang zum zweiten Ausgang nicht Signale mit falscher Polarität weitergeleitet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die zweite Teilschaltung einen Kondensator zur Spannungsstabilisierung auf. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass am zweiten Eingang der zweiten Teilschaltung anliegende Signale geglättet werden und somit das am zweiten Ausgang anliegende Ausgangssignal leichter weiterverarbeitet werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die zweite Teilschaltung eine zweite Zener-Diode auf, die antiparallel zu der ersten Zener-Diode der ersten Teilschaltung geschaltet ist. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass durch die antiparallel geschaltete Zener-Diode am zweiten Eingang der zweiten Teilschaltung anliegende Signale, wie z.B. Massesignale, weitergeleitet werden, wenn die Spannungshöhe der am zweiten Eingang anliegenden Signale höher als die Durchbruchsspannung der zweiten Zener-Diode ist. Somit können mit der zweiten Teilschaltung unterschiedliche am zweiten Eingang anliegende Eingangssignale zum zweiten Ausgang weitergeleitet werden. Anstelle einer zweiten Zener-Diode kann auch ein anderes Halbleiterbauelement mit einem Lawinendurchbruch verwendet werden, wie z.B. eine Avalanche-Diode.
  • Erfindungsgemäß weist die zweite Teilschaltung eine zweite Verpolschutzdiode auf, die antiparallel zu der ersten Verpolschutzdiode der zweiten Teilschaltung geschaltet ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in Reihe zu der zweiten Zener-Diode eine Testschaltung geschaltet, die in einem ersten Schaltzustand den zweiten Eingang mit dem zweiten Ausgang elektrisch leitend verbindet und in einem zweiten Schaltzustand den zweiten Eingang vom zweiten Ausgang elektrisch trennt. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass mit der Testschaltung sichergestellt wird, dass nicht irrtümlich vom zweiten Eingang Eingangssignale zum zweiten Ausgang weitergeleitet werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird die Aufgabe durch eine erste Teilschaltung für einen ersten Kanal für eine derartige Schaltungsanordnung gelöst. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass an einem ersten Eingang und an dem zweiten Eingang unterschiedliche Signale unterschiedlich verarbeitet werden können.
  • Gemäß einem dritten Aspekt wird die Aufgabe durch eine zweite Teilschaltung für einen zweiten Kanal für eine derartige Schaltungsanordnung gelöst. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass an dem ersten Eingang und an dem zweiten Eingang unterschiedliche Signale unterschiedlich verarbeitet werden können.
  • Gemäß einem vierten Aspekt wird die Aufgabe durch eine Testschaltung für eine Schaltungsanordnung gelöst. Dadurch wird der technische Vorteil erreicht, dass mit der Testschaltung sichergestellt wird, dass nicht irrtümlich vom zweiten Eingang Eingangssignale zum zweiten Ausgang weitergeleitet werden.
  • Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegende Zeichnung erläutert. Es zeigt:
    • Fig. 1
    einen schematischen Schaltplan einer Schaltungsanordnung;
    Fig. 2
    einen schematischen Schaltplan einer Schaltungsanordnung mit einer Auswertschaltung;
    Fig. 3
    einen schematischen Schaltplan einer Schaltungsanordnung mit der Auswertschaltung und einer Sensorschaltung;
    Fig. 4
    einen schematischen Schaltplan einer Schaltungsanordnung mit der Auswertschaltung;
    Fig. 5
    einen schematischen Schaltplan einer Schaltungsanordnung mit der Auswertschaltung; und
    Fig. 6
    einen schematischen Schaltplan einer Schaltungsanordnung mit der Auswertschaltung.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Schaltungsanordnung 100 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Schaltung zur Querschlusserkennung in einer Sicherheitskette, z.B. bestehend aus einem Nothaltsensor, einem Sicherheitsschaltgerät und einem Aktor, in einer Automatisierungseinrichtung ausgebildet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Schaltungsanordnung 100 diskret aufgebaut.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Schaltungsanordnung 100 eine erste Teilschaltung 102 für einen ersten Kanal I und eine zweite Teilschaltung 104 für einen zweiten Kanal II auf. Ferner weist die Schaltungsanordnung 100 im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Testschaltung 108 auf.
  • Die erste Teilschaltung 102 für den ersten Kanal I weist einen ersten Eingang 110 und einen ersten Ausgang 114 auf. Ferner weist die erste Teilschaltung 102 einen Masseanschluss 120 auf. Der erste Eingang 110 ist zur Einspeisung von einem ersten Eingangssignal S1 mit einer ersten Polarität ausgebildet, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein positives oder positiv getaktetes Eingangssignal ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die erste Teilschaltung 104 eine Verpolschutzdiode 122, eine Zener-Diode 124, einen ersten ohmschen Widerstand 126, einen zweiten ohmschen Widerstand 128 sowie einen Kondensator 130 auf. Die Verpolschutzdiode 122 ist bezogen auf am ersten Eingang 110 anliegenden positiven Eingangssignale in Durchlassrichtung geschaltet, während die Zener-Diode 124 im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Sperrrichtung geschaltet ist. Die Zener-Diode 124 im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann durch eine Avalanche-Diode (nicht dargestellt) ersetzt werden.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Zener-Diode 124 eine Durchbruchsspannung auf, die mindestens der Hälfte der an dem ersten Eingang 110 anliegenden Spannungshöhe des Eingangssignals S1 entspricht.
  • In Richtung vom ersten Eingang 110 zum ersten Ausgang 114 folgt auf die Zener-Diode 124 der erste ohmsche Widerstand 126, auf dem der zweite ohmsche Widerstand 128 folgt, wobei im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen dem ersten ohmschen Widerstand 126 und dem zweiten ohmschen Widerstand 128 der Kondensator 130 elektrisch leitend mit dem Masseanschluss 120 verbunden ist. Der Kondensator 130 bewirkt eine Spannungsstabilisierung der an dem ersten Eingang 110 anliegenden Eingangssignale S1. An den ersten Ausgang 114 kann zur Signalverarbeitung ein NPN-Transistor angeschlossen sein.
  • Die zweite Teilschaltung 104 für den zweiten Kanal II umfasst im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten Schaltungsabschnitt 106a und einen zweiten Schaltungsabschnitt 106b.
  • Die zweite Teilschaltung 104 weist einen zweiten Eingang 112 und einen zweiten Ausgang 116 auf. Ferner ist die zweite Teilschaltung 104 mit dem Masseanschluss 120 elektrisch leitend verbunden.
  • Der erste Schaltungsabschnitt 106a der zweiten Teilschaltung 104 weist eine erste Verpolschutzdiode 132, eine erste Zener-Diode 134, einen ersten ohmschen Widerstand 136, einen zweiten ohmschen Widerstand 138 und einen Kondensator 140 auf. Ferner weist der erste Schaltungsabschnitt 106a ein Schaltelement 142, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Transistor 144, wie z.B. ein Bipolartransistor, ist. Die erste Verpolschutzdiode 132 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die gleiche Polarität wie die Verpolschutzdiode 122 der Teilschaltung 102 auf. Somit leitet die erste Verpolschutzdiode 132 an dem zweiten Eingang 112 anliegende Eingangssignale S2 mit einer positiven Polarität, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Eingangssignale mit einer positiven elektrische Spannung oder positiv getaktete Eingangssignale sind, weiter in Richtung zu dem Transistor 144, welcher das Signal am zweiten Ausgang 116 freigibt. In Richtung von dem zweiten Eingang 112 zu dem zweiten Ausgang 116 folgt auf die erste Verpolschutzdiode 132 eine erste Zener-Diode 134. Die erste Zener-Diode 134 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Durchbruchsspannung auf, die mindestens der Hälfte der an dem zweiten Eingang 112 anliegenden elektrischen Eingangsspannung entspricht. Die erste Zener-Diode 134 im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann durch eine Avalanche-Diode (nicht dargestellt) ersetzt werden. Auf die erste Zener-Diode 134 folgt der erste ohmsche Widerstand 136. Mit dem ersten ohmschen Widerstand 136 sind elektrisch leitend der Kondensator 140 zur Spannungsstabilisierung, der zweite ohmsche Widerstand 138 sowie der Transistor 144verbunden. Der Transistor 144 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Bipolartransistor.
  • Somit verbinden im vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste Verpolschutzdiode 132, die erste Zener-Diode 134 und der erste ohmsche Widerstand 136 den zweiten Eingang 112 mit der Basis des Transistors 144. Parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 144 ist sowohl der Kondensator 140 als auch der zweite ohmsche Widerstand 138 geschaltet. Ferner sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel sowohl der Emitter des Transistors 144, der zweite ohmsche Widerstand 138 und der Kondensator 140 mit dem Masseanschluss 120 elektrisch leitend verbunden.
  • Der zweite Eingang 112 sowie der Kollektor des Transistors 144 sind, wie nun beschrieben wird, mit dem zweiten Schaltungsabschnitt 106b der zweiten Teilschaltung 104 für den zweiten Kanal II wie folgt elektrisch verbunden:
    Der zweite Schaltungsabschnitt 106b weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine zweite Verpolschutzdiode 146, eine zweite Zener-Diode 148, einen ersten ohmschen Widerstand 150 und einen zweiten ohmschen Widerstand 152 auf. Die zweite Zener-Diode 148 im vorliegenden Ausführungsbeispiel kann durch eine Avalanche-Diode (nicht dargestellt) ersetzt werden.
  • Die zweite Verpolschutzdiode 146 ist antiparallel zu der ersten Verpolschutzdiode 132 des ersten Schaltungsabschnitts 106a geschaltet. Somit lässt im vorliegenden Ausführungsbeispiel die zweite Verpolschutzdiode 146 nur zweite Eingangssignale S2 von dem zweiten Eingang 112 zu dem zweiten Ausgang 116 durch, die eine zweite Polarität aufweisen, die von der ersten Polarität abweichen, die die erste Verpolschutzdiode 132 nicht passieren können. Es handelt sich hierbei im vorliegenden Ausführungsbeispiel bei der zweiten Polarität um Massesignale oder um Eingangssignale mit negativer elektrischer Spannung. In Richtung von dem zweiten Eingang 112 zu dem zweiten Ausgang 116 folgt auf die zweite Verpolschutzdiode 146 die Testschaltung 108, an die sich die zweite Zener-Diode 148 anschließt. Die zweite Zener-Diode 148 ist antiparallel geschaltet zu der ersten Zener-Diode 134 des ersten Schaltungsabschnitts 106a. Ferner weist die zweite Zener-Diode 148 im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Durchbruchsspannung auf, die der Durchbruchsspannung der ersten Zener-Diode 134 entspricht. Somit hat die zweite Zener-Diode 148 die gleiche Funktion wie die erste Zener-Diode 134.
  • Zwischen der zweiten Zener-Diode 148 und dem zweiten Ausgang 116 ist der zweite ohmsche Widerstand 150 angeordnet. Ferner ist mit dem zweiten Ausgang 116 über den ersten ohmschen Widerstand 150 und dem zweiten ohmschen Widerstand 152 eine elektrisch leitende Verbindung mit dem Kollektor des Transistors 144 gebildet.
  • Somit gelangen an dem zweiten Eingang 112 anliegende zweite Eingangssignal S2, wenn sie positive oder positiv getaktete Eingangssignale sind, über die erste Verpolschutzdiode 132, die erste Zener-Diode 134, den ohmschen Widerstand 136, die Basis-Kollektorstrecke des Transistors 144, den ersten ohmschen Widerstand 150 und den zweiten ohmschen Widerstand 152 zu dem Transistor 144, welcher das Signal an dem zweiten Ausgang 116 freigibt.
  • Die Testschaltung 108 hingegen weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Schaltelement 154 auf, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Transistor 156 ausgebildet ist. Der Transistor 156 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Bipolartransistor ausgebildet. Ferner weist die Testschaltung 108 im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen ersten ohmschen Widerstand 158, einen zweiten ohmschen Widerstand 160, einen dritten ohmschen Widerstand 162, eine Eingangs-Zener-Diode 164 sowie eine weitere Zener-Diode 166 auf. Außerdem weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Testschaltung 108 einen Steueranschluss 118 auf.
  • Der Steueranschluss 118 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über die Eingangs-Zener-Diode 164 sowie den dritten ohmschen Widerstand 162 und den zweiten ohmschen Widerstand 160 mit der Basis des Transistors 156 verbunden. Ferner ist parallel zu dem zweiten ohmschen Widerstand 160 der erste ohmsche Widerstand 158 geschaltet, der somit über den zweiten ohmschen Widerstand 160 die Basis mit dem Emitter des Transistors 156 elektrisch leitend verbindet sowie elektrisch leitend mit der zweiten Verpolschutzdiode 146 verbunden ist. Schließlich ist der Kollektor des Transistors 156 elektrisch leitend mit der zweiten Zener-Diode 148 verbunden. Des Weiteren sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste ohmsche Widerstände 158, der zweite ohmsche Widerstand 160 und der dritte ohmsche Widerstand 162 über die weitere Zener-Diode 166 elektrisch leitend mit dem Masseanschluss 120 verbunden.
  • Im Betrieb wird der erste Eingang 110 der ersten Teilschaltung 102 wie schon beschrieben mit dem ersten Eingangssignal S1 mit der ersten Polarität belegt, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein positives oder positiv getaktetes Eingangssignal ist. Der zweite Eingang 112 der zweiten Teilschaltung 104 hingegen kann im Betrieb mit dem zweiten Eingangssignal S2 mit der ersten Polarität oder der zweiten Polarität belegt werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Polarität ein positives oder ein getaktet positives Eingangssignal, während die zweite Polarität ein Massesignal ist. Positive oder positiv getaktete Eingangssignale werden, wie schon beschrieben, vom zweiten Eingang 112 zu dem Schaltelement 142 weiterleitet, welcher das Signal am zweiten Ausgang 116 freigibt.
  • Massesignale, die an dem zweiten Eingang 112 anliegen, werden hingegen über die Testschaltung 108 zum zweiten Ausgang 116 weitergeleitet. Dabei kann durch Anlegen von Steuersignalen an dem Steueranschluss 118 die elektrische Spannung teilweise weggeschaltet werden, um einen Selbsttest des digitalen Ausgangs 116 zu ermöglichen. Hierbei bewirkt das an dem Steueranschluss 118 liegende Steuersignal, dass die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 156 leitend wird bzw. elektrisch sperrt. Somit stellt sich am zweiten Eingang 112 nur eine maximale Spannung von kleiner 5 V ein, welches ein definierter Einschaltpegel für digitale Geräte ist. Es erfolgt erst eine Freigabe, wenn das definierte Massesignal anliegt.
  • Mit der Schaltungsanordnung 100 ist es somit möglich möglich, Signale folgender Sensoren zu verarbeiten: Nothalt zweikanalig (Eingang 1: 24 Volt, Eingang 2: 0 Volt), Nothalt einkanalig (Eingang 1: 24 Volt, Eingang 2: 24 Volt), Schutztürschalter zweikanalig (Eingang 1: 24 Volt, Eingang 2: 0 Volt), Schutztürschalter einkanalig (Eingang 1: 24 Volt, Eingang 2: 24 Volt), Lichtgitter einkanalig/zweikanalig (Eingang 1: 24 Volt getaktet, Eingang 2: 24 Volt getaktet).
  • Somit ist die Schaltungsanordnung 100 für eine Mehrzahl von Sensoren geeignet.
  • Die zweite Teilschaltung 104 kann ferner einen ersten Schaltungszweig zur Verarbeitung eines zweiten Eingangssignals S2 mit der ersten Polarität und einen zweiten Schaltungszweig zur Verarbeitung eines zweiten Eingangssignals S2 mit der zweiten Polarität umfassen, wobei der erste Schaltungszweig die erste Verpolschutzdiode 132, einen Anschluss 120 und ein Schaltelement 142 umfasst, wobei die erste Verpolschutzdiode 132 in Durchlassrichtung für Signale mit der ersten Polarität geschaltet ist, wobei das Schaltelement 142 mit der ersten Verpolschutzdiode 132 elektrisch leitend verbunden und ausgebildet ist, ansprechend auf Empfang eines Signals mit der ersten Polarität den zweiten Ausgang 116 mit dem Anschluss 120 elektrisch leitend zu verbinden; und wobei der zweite Schaltungszweig eine zweite Verpolschutzdiode 146 umfasst, wobei die zweite Verpolschutzdiode 146 in Durchlassrichtung für Signale mit der zweiten Polarität geschaltet ist, und wobei die zweite Verpolschutzdiode 146 mit dem zweiten Ausgang 116 elektrisch leitend verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß ist der Anschluss 120 ein Masseanschluss.
  • Das Schaltelement 142 kann einen Transistor 144 umfassen, welcher mit dem Anschluss 120 und dem zweiten Ausgang 116 elektrisch leitend verbunden ist.
  • Der erste Schaltungszweig kann ferner die erste Zener-Diode 134 umfassen und die erste Zener-Diode 134 kann in Reihe mit der ersten Verpolschutzdiode 132 geschaltet sein. Der erste Schaltungszweig kann ferner den Kondensator 140 zur Spannungsstabilisierung umfassen.
  • Der zweite Schaltungszweig kann ferner die zweite Zener-Diode 148 umfassen und die zweite Zener-Diode 148 kann in Reihe mit der zweiten Verpolschutzdiode 146 geschaltet sein.
  • Mittels der zweiten Teilschaltung 104 kann das zweite Eingangssignal S2 in ein zweites Ausgangssignal umgewandelt werden, welches über den zweiten Ausgang 116 ausgegeben werden kann. Beispielsweise ist das zweite Eingangssignal S2 ein getaktetes positives Signal. Mittels der ersten Verpolschutzdiode 132 können aus dem zweiten Eingangssignal S2 Anteile mit negativer elektrischer Spannung oder Massesignale und mittels der ersten Zener-Diode 134 Anteile mit niedriger positiver elektrischer Spannung gefiltert werden, um ein zweites gefiltertes Signal zu erhalten. Mittels des Kondensators 140 zur Spannungsstabilisierung kann das zweite gefilterte Signal geglättet werden, um ein zweites geglättetes Signal zu erhalten. Mittels des zweiten geglätteten Signals kann der Transistor 144, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel als NPN-Transistor ausgebildet ist, leitend geschaltet werden. Dadurch wird der zweite Ausgang 116 mit dem Masseanschluss 120 elektrisch leitend verbunden. Die zweite Verpolschutzdiode 146 verhindert eine elektrische Leitung zwischen dem zweiten Eingang 112 und dem Transistor 156. Das zweite Ausgangssignal ist somit ein Massesignal.
  • Alternativ kann das zweite Eingangssignal S2 ein konstantes positives Signal sein, dessen elektrische Spannung größer ist als die Durchbruchsspannung der ersten Zener-Diode 134. An der Basis des Transistors 144, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel als NPN-Transistor ausgebildet ist, liegt in diesem Fall ein konstantes positives Signal an. Dadurch wird der Transistor 144 leitend geschaltet und der zweite Ausgang 116 wird mit dem Masseanschluss 120 elektrisch leitend verbunden. Die zweite Verpolschutzdiode 146 verhindert eine elektrische Leitung zwischen dem zweiten Eingang 112 und dem Transistor 156. Das zweite Ausgangssignal ist somit ein Massesignal.
  • Alternativ kann das zweite Eingangssignal S2 ferner ein konstantes Massesignal sein. Da der Transistor 156 mittels des Steueranschlusses 118 leitend geschalten ist, ist der zweite Ausgang 116 mit dem zweiten Eingang 112 elektrisch leitend verbunden. Das zweite Ausgangssignal ist somit ein Massesignal.
  • Mittels der ersten Teilschaltung 102 kann das erste Eingangssignal S1 in ein erstes Ausgangssignal umgewandelt werden, welches über den ersten Ausgang 114 ausgegeben werden kann. Beispielsweise ist das erste Eingangssignal S1 ein getaktetes positives Signal. Mittels der Verpolschutzdiode 122 können aus dem ersten Eingangssignal S1 Anteile mit negativer elektrischer Spannung oder Massesignale und mittels der Zener-Diode 124 Anteile mit niedriger positiver elektrischer Spannung gefiltert werden, um ein erstes gefiltertes Signal zu erhalten. Mittels des Kondensators 130 zur Spannungsstabilisierung kann das erste gefilterte Signal geglättet werden, um das erstes Ausgangssignal zu erhalten. Das erste Ausgangssignal ist in diesem Fall ein positives Signal.
  • Alternativ kann das erste Eingangssignal S1 ein konstantes positives Signal sein, dessen elektrische Spannung größer ist als die Durchbruchsspannung der Zener-Diode 124. Das erste Ausgangssignal ist in diesem Fall ein konstantes positives Signal.
  • Alternativ kann das erste Eingangssignal S1 ferner ein Massesignal sein. In diesem Fall wird das erste Eingangssignal S1 durch die Verpolschutzdiode 124 vollständig gefiltert und am ersten Ausgang 114 liegt kein Signal an.
  • Fig. 2 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Schaltungsanordnung 200 mit einer Auswertschaltung 201, welche die in der Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung 100 umfasst. Die Schaltungsanordnung 200 umfasst ferner gemeinsam schaltbare Schaltelemente 226 und 230 sowie elektrische Leitungen 228 und 232. Ferner ist ein Querschluss 234 zwischen den elektrischen Leitungen 228 und 232 abgebildet.
  • Die Auswertschaltung 201 umfasst ferner einen Anschluss 202, einen Anschluss 204, einen Kaltleiter 206 und einen Anschluss 208. Ferner umfasst die Auswertschaltung 201 ein Schaltelement 210, wie ein Relais, ein Schaltelement 212, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Transistor 214 ist, ein Schaltelement 216, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Transistor 218 ist, ein Schaltelement 220, wie ein Relais, einen Anschluss 224, einen Anschluss 223 und einen Anschluss 222.
  • Der Anschluss 202 ist über das Schaltelement 226 und die elektrische Leitung 228 mit dem ersten Eingang 110 elektrisch verbindbar. Ferner ist der Anschluss 224 über das Schaltelement 230 und die elektrische Leitung 232 mit dem zweiten Eingang 112 elektrisch verbindbar.
  • Die Anschlüsse 208 und 222 können Anschlüsse für eine elektrische Spannungsversorgung sein. Ferner kann an dem Anschluss 208 ein elektrisches Potential von 24V und an dem Anschluss 222 ein elektrisches Potential von 0V anliegen. Der Anschluss 204 kann mit dem Steueranschluss 118 elektrisch leitend verbunden sein, um den Steueranschluss 118 mit dem Anschluss 208 elektrisch leitend zu verbinden. Ferner kann der Anschluss 223 mit den Masseanschlüssen 120 elektrisch leitend verbunden sein, um die Masseanschlüsse 120 mit dem Anschluss 222 elektrisch leitend zu verbinden.
  • Der erste Ausgang 114 der Schaltungsanordnung 100 ist mit der Basis des Transistors 214 elektrisch leitend verbunden. Ferner ist der zweite Ausgang 116 der Schaltungsanordnung 100 mit der Basis des Transistors 218 elektrisch leitend verbunden. Gibt der erste Ausgang 114 ein positives Signal aus, so kann der als NPN-Transistor ausgebildete Transistor 214 leitend geschaltet und ein elektrischer Stromfluss durch das Schaltelement 210 möglich sein. Gibt der zweite Ausgang 116 ferner ein Massesignal aus, so kann der als PNP-Transistor ausgebildete Transistor 218 leitend geschaltet und ein elektrischer Stromfluss durch das Schaltelement 220 möglich sein.
  • Der Kaltleiter 206 kann ein Positive Temperature Coefficient (PTC) Widerstand oder ein PTC-Thermistor sein.
  • Das Schaltelement 210 kann zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand schaltbar sein. Beispielsweise wird mittels des Schaltelements 210 ein Gerät gesteuert, welches in dem ersten Schaltzustand deaktiviert und in dem zweiten Schaltzustand aktiviert ist. Ferner kann das Schaltelement 220 zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand schaltbar sein. Beispielsweise wird mittels des Schaltelements 220 ein weiteres Gerät gesteuert, welches in dem ersten Schaltzustand deaktiviert und in dem zweiten Schaltzustand aktiviert ist.
  • Die Schaltelemente 226 und 230 können Elemente eines Not-Halts oder eines Schutztürschalters sein. Ferner können die Schaltelemente 226 und 230 gemeinsam betätigbar sein.
  • Ist das Schaltelement 226 geöffnet, liegt am ersten Eingang 110 kein Signal an und der Transistor 214 ist nichtleitend geschaltet. Dadurch findet kein elektrischer Stromfluss durch das Schaltelement 210 statt und das Schaltelement 210 kann in den ersten Schaltzustand geschaltet werden. Ist das Schaltelement 226 geschlossen und liegt am Anschluss 208 ein positives Signal, beispielsweise mit einer elektrischen Spannung von 24V, an, dann liegt an dem ersten Eingang 110 ein positives Signal an und der Transistor 214 kann leitend geschaltet sein. Dadurch kann ein elektrischer Stromfluss durch das Schaltelement 210 stattfinden und das Schaltelement 210 kann in den zweiten Schaltzustand geschaltet werden.
  • Ist das Schaltelement 230 geöffnet, liegt am zweiten Eingang 112 kein Signal an und der Transistor 218 ist nichtleitend geschaltet. Dadurch findet kein elektrischer Stromfluss durch das Schaltelement 220 statt und das Schaltelement 220 kann in den ersten Schaltzustand geschaltet werden. Ist das Schaltelement 230 geschlossen und liegt am Anschluss 222 ein Massesignal, beispielsweise mit einer elektrischen Spannung von 0V, an, dann liegt an dem zweiten Eingang 112 ein Massesignal an und der Transistor 218 kann leitend geschaltet sein. Dadurch kann ein elektrischer Stromfluss durch das Schaltelement 220 stattfinden und das Schaltelement 220 kann in den zweiten Schaltzustand geschaltet werden.
  • Die elektrische Leitung 228 und die elektrische Leitung 232 können über den Querschluss 234 quergeschlossen sein, wodurch ein Kurzschlussstrom zwischen den Anschlüssen 208 und 222 fließen kann. Aufgrund der Zener-Diode 124 fließt kein elektrischer Strom von dem Steueranschluss 118 über den zweiten Eingang 112 und über den Querschluss 234 zu dem ersten Eingang 110. Der Kurzschlussstrom kann den Kaltleiter 206 erwärmen und den ohmschen Widerstand des Kaltleiters 206 erhöhen. Dadurch kann der ohmsche Widerstand des Kaltleiters 206 derart erhöht werden, dass ein Großteil der elektrischen Spannung über dem Kaltleiter 206 abfällt und an dem ersten Ausgang 114 und an dem zweiten Ausgang 116 keine Signale anliegen. Dadurch wird beispielsweise ermöglicht, dass die Schaltelemente 210 und 220 bei einem Querschluss 234 jeweils in den ersten Schaltzustand geschaltet werden können, um das jeweilige zu steuernde Gerät zu deaktivieren. Gemäß einer Ausführungsform kann der Kaltleiter 206 durch eine elektrische Sicherung, wie eine Schmelzsicherung oder einen Leitungsschutzschalter, ersetzt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann bei einem auftretenden Querschluss 234 ein Kurzschluss entstehen, welcher durch den Kaltleiter 206 begrenzt wird. Hierbei kann die gesamte Spannung über dem Kaltleiter 206 abfallen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann mittels der Schaltungsanordnung 200 eine zweikanalige Sensoransteuerung mit Querschlusserkennung realisiert werden.
  • Fig. 3 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Schaltungsanordnung 300 mit der Auswertschaltung 201 und einer Sensorschaltung 301. Die Sensorschaltung 301 kann ein Element eines zweikanaligen Lichtgittersensors sein.
  • Die Sensorschaltung 301 umfasst ein Schaltelement 302, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Transistor 304 ist, einen Steueranschluss 306 zum Steuern des Transistors 304, einen Ausgang 308, einen ohmschen Widerstand 310, ein Schaltelement 314, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Transistor 316 ist, einen Steueranschluss 312 zum Steuern des Transistors 316, einen Masseanschluss 317 und einen Ausgang 334, welcher über die elektrische Leitung 337 mit dem ersten Eingang 110 elektrisch verbunden ist.
  • Ferner umfasst die Sensorschaltung 301 ein Schaltelement 318, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Transistor 320 ist, einen Steueranschluss 322 zum Steuern des Transistors 320, einen Ausgang 324, einen ohmschen Widerstand 326, ein Schaltelement 330, welches im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Transistor 332 ist, einen Steueranschluss 328 zum Steuern des Transistors 332, einen Masseanschluss 333 und einen Ausgang 336, welcher über die elektrische Leitung 338 mit dem zweiten Eingang 112 elektrisch verbunden ist.
  • Der Ausgang 308 kann einer Signalrücklesung zugeordnet sein. Ferner kann der Ausgang 324 einer weiteren Signalrücklesung zugeordnet sein.
  • Die Anschlüsse 208 und 222 können Anschlüsse für eine elektrische Spannungsversorgung sein. Ferner kann an dem Anschluss 208 ein elektrisches Potential von 24V und an dem Anschluss 222 ein elektrisches Potential von 0V anliegen. Der Anschluss 204 kann mit dem Steueranschluss 118 elektrisch leitend verbunden sein, um den Steueranschluss 118 mit dem Anschluss 208 elektrisch leitend zu verbinden. Ferner kann der Anschluss 223 mit den Masseanschlüssen 120 elektrisch leitend verbunden sein, um die Masseanschlüsse 120 mit dem Anschluss 222 elektrisch leitend zu verbinden.
  • Über den Ausgang 334 kann ein getaktetes Signal mit einer elektrischen Spannung von 24V ausgegeben werden. Beispielsweise wird das getaktete Signal über den Transistor 304 bereitgestellt, wenn dieser über den Steueranschluss 306 leitend geschaltet ist. Dadurch kann der Transistor 214 leitend geschaltet und das Schaltelement 210 in den zweiten Schaltzustand geschaltet werden. Wird der Transistor 304 über den Steueranschluss 306 nichtleitend geschaltet, wird über den Ausgang 334 kein Signal ausgegeben. Dadurch kann der Transistor 214 nichtleitend geschaltet und das Schaltelement 210 in den ersten Schaltzustand geschaltet werden. Mittels des Transistors 316 und des Masseanschlusses 317 kann die elektrische Leitung 337 über den ohmschen Widerstand 310 entladen werden.
  • Über den Ausgang 336 kann ein getaktetes Signal mit einer elektrischen Spannung von 24V ausgegeben werden. Beispielsweise wird das getaktete Signal über den Transistor 320 bereitgestellt, wenn dieser über den Steueranschluss 322 leitend geschaltet ist. Dadurch kann der Transistor 218 leitend geschaltet und das Schaltelement 220 in den zweiten Schaltzustand geschaltet werden. Wird der Transistor 320 über den Steueranschluss 322 nichtleitend geschaltet, wird über den Ausgang 336 kein Signal ausgegeben. Dadurch kann der Transistor 218 nichtleitend geschaltet und das Schaltelement 220 in den ersten Schaltzustand geschaltet werden. Mittels des Transistors 332 und des Masseanschlusses 333 kann die elektrische Leitung 338 über den ohmschen Widerstand 326 entladen werden.
  • Durch das Entladen der elektrischen Leitung 338 über den Masseanschluss 333 wird an dem zweite Eingang 112 ein Massesignal angelegt und der Transistor 218 kann leitend geschaltet werden. Gemäß einer Ausführungsform kann der durch die Reihenschaltung des ohmschen Widerstands 326 mit dem ohmschen Widerstand 150 gebildete ohmsche Gesamtwiderstand hoch sein. Dadurch kann der elektrische Strom zwischen dem Transistor 218 und dem Masseanschluss 333 klein sein und der durch den Transistor 218 gesteuerte elektrische Stromfluss durch das Schaltelement 220 kann zu klein sein, um das Schaltelement 220 von dem ersten Schaltzustand in den zweiten Schaltzustand zu schalten.
  • Der Ausgang 324 und der Steueranschluss 118 sind elektrisch leitend verbunden. Eine mit dem Ausgang 324 verbundene Signalrückleseeinrichtung kann durch das von dem Steueranschluss 118 ausgegebene elektrische Signal in ihrer Funktion beeinträchtigt werden. Mittels der weiteren Zener-Diode 166 kann die elektrische Spannung des von dem Steueranschluss 118 ausgegebenen und an dem Ausgang 324 empfangenen elektrischen Signals reduziert werden, um die Signalrückleseeinrichtung nicht zu beeinträchtigen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Ausgang 334 ein digital getakteter Ausgang mit einer Spannung von 24V sein. Ferner kann der Ausgang 336 ein digital getakteter Ausgang mit einer Spannung von 24V sein. Der ohmsche Widerstand 310, das Schaltelement 314 bzw. der Transistor 316 und der Masseanschluss 317 können eine Entladeschaltung bilden. Ferner können der ohmsche Widerstand 326, das Schaltelement 330 bzw. der Transistor 332 und der Masseanschluss 334 eine Entladeschaltung bilden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann bei deaktiviertem Ausgang 336 die elektrische Leitung 338 über den Masseanschluss 333 entladen werden. Mittels des Ausgangs 324 kann, beispielsweise mittels einer Signalrücklesung, eine Deaktivierung des Transistors 320 überprüft werden. Mittels einer durch den ohmschen Widerstand 326, den Transistor 332 und den Masseanschluss 333 gebildeten Entladeschaltung können mögliche Kapazitäten der elektrischen Leitung 338 entladen werden. Hierzu kann der ohmsche Widerstand 326 und der Masseanschluss 333 verwendet werden. Aufgrund der weiteren Zener-Diode 166 kann sich am zweiten Eingang 112 eine maximale Spannung der weiteren Zener-Diode 166 einstellen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann mittels der Schaltungsanordnung 100 oder einer Messschaltung ein Maß für die Größe des ohmschen Widerstands 326 bestimmt werden. Die Schaltungsanordnung 100 oder die Messschaltung können den Transistor 218 leitend schalten, wenn der ohmsche Widerstand 326 oder ein Widerstandswert ungefähr 2k! oder mehr beträgt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der ohmsche Widerstand 326 mehr als 5k! betragen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann mittels der Schaltungsanordnung 300 eine zweikanalige Sensoransteuerung ohne Querschlusserkennung realisiert werden.
  • Fig. 4 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Schaltungsanordnung 400 mit der Auswertschaltung 201. Die Schaltungsanordnung 400 umfasst ferner gemeinsam betätigbare Schaltelemente 402 und 404. Der Anschluss 202 ist über das Schaltelement 402 mit dem ersten Eingang 110 und über das Schaltelement 404 mit dem zweiten Eingang 112 elektrisch verbindbar.
  • Die Schaltelemente 402 und 404 können Elemente eines Not-Halts oder eines Schutztürschalters sein.
  • Ist das Schaltelement 402 geöffnet, liegt am ersten Eingang 110 kein Signal an und der Transistor 214 ist nichtleitend geschaltet. Dadurch findet kein elektrischer Stromfluss durch das Schaltelement 210 statt und das Schaltelement 210 kann in den ersten Schaltzustand geschaltet werden. Ist das Schaltelement 402 geschlossen und liegt am Anschluss 208 ein positives Signal, beispielsweise mit einer elektrischen Spannung von 24V, an, dann liegt an dem ersten Eingang 110 ein positives Signal an und der Transistor 214 kann leitend geschaltet sein. Dadurch kann ein elektrischer Stromfluss durch das Schaltelement 210 stattfinden und das Schaltelement 210 kann in den zweiten Schaltzustand geschaltet werden.
  • Ist das Schaltelement 404 geöffnet, liegt am zweiten Eingang 112 kein Signal an und der Transistor 218 ist nichtleitend geschaltet. Dadurch findet kein elektrischer Stromfluss durch das Schaltelement 220 statt und das Schaltelement 220 kann in den ersten Schaltzustand geschaltet werden. Ist das Schaltelement 404 geschlossen und liegt am Anschluss 208 ein positives Signal, beispielsweise mit einer elektrischen Spannung von 24V, an, dann liegt an dem zweiten Eingang 112 ein positives Signal an und der Transistor 218 kann leitend geschaltet sein. Dadurch kann ein elektrischer Stromfluss durch das Schaltelement 220 stattfinden und das Schaltelement 220 kann in den zweiten Schaltzustand geschaltet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann mittels der Schaltungsanordnung 400 eine zweikanalige Sensoransteuerung ohne Querschlusserkennung realisiert werden.
  • Fig. 5 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Schaltungsanordnung 500 mit der Auswertschaltung 201. Die Schaltungsanordnung 500 umfasst ferner ein Schaltelement 502. Der Anschluss 202 ist über das Schaltelement 502 mit dem ersten Eingang 110 und dem zweiten Eingang 112 elektrisch leitend verbindbar.
  • Das Schaltelement 502 kann ein Element eines Not-Halts oder eines Schutztürschalters sein.
  • Ist das Schaltelement 502 geöffnet, so liegt am ersten Eingang 110 und am zweiten Eingang 112 kein Signal an. Dadurch sind die Transistoren 214 und 218 nichtleitend geschaltet und es findet kein elektrischer Stromfluss durch die Schaltelemente 210 und 220 statt. Die Schaltelemente 210 und 220 können dadurch in den jeweiligen ersten Schaltzuständen geschaltet werden. Ist das Schaltelement 502 geschlossen und liegt am Anschluss 208 ein positives Signal, beispielsweise mit einer elektrischen Spannung von 24V, an, dann liegt an dem ersten Eingang 110 und dem zweiten Eingang 112 jeweils ein positives Signal an und die Transistoren 214 und 218 können leitend geschaltet sein. Dadurch kann ein elektrischer Stromfluss durch die Schaltelemente 210 und 220 stattfinden und die Schaltelemente 210 und 220 können in den jeweiligen zweiten Schaltzustand geschaltet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann mittels der Schaltungsanordnung 500 eine einkanalige Sensoransteuerung ohne Querschlusserkennung realisiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann eine einkanalige Sensoransteuerung Anforderungen zum Betrieb eines Sensors genügen.
  • Fig. 6 zeigt einen schematischen Schaltplan einer Schaltungsanordnung 600 mit der Auswertschaltung 201. Ferner sind Ausgänge 602 und 606 abgebildet, welche über elektrische Leitungen 604 und 608 mit der Auswertschaltung 201 verbunden sind. Ferner ist ein Querschluss 610 zwischen den elektrischen Leitungen 604 und 608 abgebildet.
  • Die Ausgänge 602 und 606 können Elemente eines zweikanaligen Schutztürsensors oder Lichtgittersensors sein. Der Ausgang 602 ist über die elektrische Leitung 604 mit dem ersten Eingang 110 elektrisch leitend verbunden. Der Ausgang 606 ist über die elektrische Leitung 608 mit dem zweiten Eingang 112 elektrisch leitend verbunden. Ferner können die elektrische Leitung 604 und die elektrische Leitung 608 über den Querschluss 610 quergeschlossen sein.
  • Über den Ausgang 602 kann ein getaktetes Signal mit einer elektrischen Spannung von 24V ausgegeben werden. Dadurch kann der Transistor 214 leitend geschaltet und das Schaltelement 210 in den zweite Schaltzustand geschaltet werden. Ferner kann über den Ausgang 606 ein getaktetes Signal mit einer elektrischen Spannung von 24V ausgegeben werden. Dadurch kann der Transistor 218 leitend geschaltet und das Schaltelement 220 in den zweiten Schaltzustand geschaltet werden.
  • Die Ausgänge 602 und 606 können jeweils zur Selbstüberwachung mittels Austastlücken oder Testpulsen ausgebildet sein. Mittels eines Erfassens der Austastlücken oder der Testpulse kann der mögliche Querschluss 610 zwischen den elektrischen Leitungen 604 und 608 erkannt werden. Dazu können die Ausgänge 602 und 606 jeweils eine Signalrückleseeinrichtung umfassen. Ferner können die Ausgänge 602 und 606 den in der Fig. 3 gezeigten Ausgängen 334 und 336 entsprechen.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann mittels der Schaltungsanordnung 600 eine zweikanalige Sensoransteuerung ohne Querschlusserkennung realisiert werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der Ausgang 602 ein digital getakteter Ausgang mit einem elektrischen Potential von 24V sein. Ferner kann der Ausgang 606 ein digital getakteter Ausgang mit einem elektrischen Potential von 24V sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann bei der Schaltungsanordnung 600 eine Querschlusserkennung von Sensorkreisen extern durch Austastlücken durchgeführt werden.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 100
    Schaltungsanordnung
    102
    erste Teilschaltung
    104
    zweite Teilschaltung
    106a
    erster Schaltungsabschnitt
    106b
    zweiter Schaltungsabschnitt
    108
    Testschaltung
    110
    erster Eingang
    112
    zweiter Eingang
    114
    erster Ausgang
    116
    zweiter Ausgang
    118
    Steueranschluss
    120
    Masseanschluss
    122
    Verpolschutzdiode
    124
    Zener-Diode
    126
    erster ohmscher Widerstand
    128
    zweiter ohmscher Widerstand
    130
    Kondensator
    132
    erste Verpolschutzdiode
    134
    erste Zener-Diode
    136
    erster ohmscher Widerstand
    138
    zweiter ohmscher Widerstand
    140
    Kondensator
    142
    Schaltelement
    144
    Transistor
    146
    zweite Verpolschutzdiode
    148
    zweite Zener-Diode
    150
    erster ohmscher Widerstand
    152
    zweiter ohmscher Widerstand
    154
    Schaltelement
    156
    Transistor
    158
    erster ohmscher Widerstand
    160
    zweiter ohmscher Widerstand
    162
    dritter ohmscher Widerstand
    164
    Eingangs-Zener-Diode
    166
    weitere Zener-Diode
    I
    erster Kanal
    II
    zweiter Kanal
    S1
    erstes Eingangssignal
    S2
    zweites Eingangssignal
    200
    Schaltungsanordnung
    201
    Auswertschaltung
    202
    Anschluss
    204
    Anschluss
    206
    Kaltleiter
    208
    Anschluss
    210
    Schaltelement
    212
    Schaltelement
    214
    Transistor
    216
    Schaltelement
    218
    Transistor
    220
    Schaltelement
    222
    Anschluss
    223
    Anschluss
    224
    Anschluss
    226
    Schaltelement
    228
    elektrische Leitung
    230
    Schaltelement
    232
    elektrische Leitung
    234
    Querschluss
    300
    Schaltungsanordnung
    301
    Sensorschaltung
    302
    Schaltelement
    304
    Transistor
    306
    Steueranschluss
    308
    Ausgang
    310
    ohmscher Widerstand
    312
    Steueranschluss
    314
    Schaltelement
    316
    Transistor
    317
    Masseanschluss
    318
    Schaltelement
    320
    Transistor
    322
    Steueranschluss
    324
    Ausgang
    326
    ohmscher Widerstand
    328
    Steueranschluss
    330
    Schaltelement
    332
    Transistor
    333
    Masseanschluss
    334
    Ausgang
    336
    Ausgang
    337
    elektrische Leitung
    338
    elektrische Leitung
    400
    Schaltungsanordnung
    402
    Schaltelement
    404
    Schaltelement
    500
    Schaltungsanordnung
    502
    Schaltelement
    600
    Schaltungsanordnung
    602
    Ausgang
    604
    elektrische Leitung
    606
    Ausgang
    608
    elektrische Leitung
    610
    Querschluss

Claims (5)

  1. Schaltungsanordnung (100), mit einer ersten Teilschaltung (102) für einen ersten Kanal (I) und mit einer zweiten Teilschaltung (104) für einen zweiten Kanal (II), wobei die erste Teilschaltung (102) einen ersten Eingang (110) und einen ersten Ausgang (114) zum Verbinden mit dem ersten Kanal (I) und die zweite Teilschaltung (104) einen zweiten Eingang (112) und einen zweiten Ausgang (116) zum Verbinden mit dem zweiten Kanal (II) aufweist, wobei die erste Teilschaltung (102) für eine Weiterleitung eines ersten Eingangssignals (S1) am ersten Eingang (110) mit einer ersten Polarität ausgebildet ist, und die zweite Teilschaltung (104) für eine Weiterleitung eines zweites Eingangssignals (S2) am zweiten Eingang (112) mit einer ersten Polarität und einer zweiten, zu der ersten Polarität entgegengesetzten Polarität ausgebildet ist,
    wobei die zweite Teilschaltung (104) ferner einen ersten Schaltungszweig (106a) zur Verarbeitung eines zweiten Eingangssignals (S2) mit der ersten Polarität und einen zweiten Schaltungszweig (106b) zur Verarbeitung eines zweiten Eingangssignals (S2) mit der zweiten Polarität umfasst,
    wobei der erste Schaltungszweig (106a) eine erste Verpolschutzdiode (132), einen Masseanschluss (120) und ein Schaltelement (142) umfasst, wobei die erste Verpolschutzdiode (132) in Durchlassrichtung für Signale mit der ersten Polarität geschaltet ist, und wobei das Schaltelement (142) mit der ersten Verpolschutzdiode (132) elektrisch leitend verbunden und ausgebildet ist, ansprechend auf Empfang eines Signals mit der ersten Polarität den zweiten Ausgang (116) mit dem Masseanschluss (120) elektrisch leitend zu verbinden;
    und wobei der zweite Schaltungszweig (106b) eine zweite Verpolschutzdiode (146) umfasst, wobei die zweite Verpolschutzdiode (146) in Durchlassrichtung für Signale mit der zweiten Polarität geschaltet ist, und wobei die zweite Verpolschutzdiode (146) mit dem zweiten Ausgang (116) elektrisch leitend verbunden ist,
    wobei mittels der zweiten Teilschaltung (104) das zweite Eingangssignal (S2) in ein zweites Ausgangssignal umgewandelt wird, welches über den zweiten Ausgang (116) ausgegeben wird.
  2. Schaltungsanordnung (100) nach Anspruch 1, wobei das Schaltelement (142) einen Transistor (144) umfasst, welcher mit dem Masseanschluss (120) und dem zweiten Ausgang (116) elektrisch leitend verbunden ist.
  3. Schaltungsanordnung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Schaltungszweig ferner die erste Zener-Diode (134) umfasst, und wobei die erste Zener-Diode (134) in Reihe mit der ersten Verpolschutzdiode (132) geschaltet ist.
  4. Schaltungsanordnung (100) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der erste Schaltungszweig ferner den Kondensator (140) zur Spannungsstabilisierung umfasst.
  5. Schaltungsanordnung (100) nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei der zweite Schaltungszweig ferner die zweite Zener-Diode (148) umfasst, und wobei die zweite Zener-Diode (148) in Reihe mit der zweiten Verpolschutzdiode (146) geschaltet ist.
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